Avviato agli studi giuridici dal padre avvocato, seguì comunque corsi di matematica, fisica, botanica e geologia, assecondando le precoci attitudini scientifiche. Nel 1764 conseguì la laurea in legge alla Sorbona, ma non esercitò mai la professione di avvocato. I suoi interessi lo spinsero invece a gravitare attorno all'Académie Royale des Sciences, alla quale verrà ascritto nel 1768. Grazie ai suoi impieghi nell'amministrazione pubblica, prima alla ferma nazionale (l'ente adibito alla riscossione delle imposte) e poi all'Arsenal di Parigi, ebbe tempo e mezzi per dedicarsi alle scienze naturali. La rivoluzione metodologica di Lavoisier, anche con l'inedito ausilio di un apparato strumentario creato ad hoc, liberò la chimica dalle suggestioni alchemiche, dandole rigore e dignità di scienza moderna e incrementando vertiginosamente il livello di conoscenza nello spazio di pochi anni. La neonata scienza non poteva prescindere dallo svecchiamento di un linguaggio secolare e arbitrario, perciò Lavoisier, con la collaborazione di Berthollet, Fourcroy e Guyton de Morveau pubblicò il Méthode de nomenclature chimique (Parigi, 1787), classificando i nomi delle sostanze secondo le nuove regole. Col suo Traité élémentaire de chimie (Parigi, 1789), il primo manuale di chimica moderna, fece il punto sulle conoscenze acquisite grazie ai suoi sforzi: dalla natura dell'aria, composta da più gas che partecipano alla combinazione dei corpi, e non elemento semplice e chimicamente passivo; alla derivazione dell'acqua da parti di idrogeno e ossigeno, elemento quest'ultimo che Lavoisier stesso aveva isolato; all'impossibilità del concetto alchemico di trasmutazione; all'insussistenza del flogisto. In odio ai giacobini per aver ricoperto ruoli preminenti negli apparati dell'antico regime, con incursioni nel campo della pubblica istruzione come in quello assistenziale, sanitario, fiscale e finanziario, non ebbe le attenuanti scientifiche e fu ghigliottinato l'8 maggio 1794.